如图所示,AB是倾角为θ的粗糙直轨道,BCD是光滑的圆弧轨道,AB恰好在B点与圆弧相切,圆弧的半径为R,一个质量为m的物
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解题思路:①对全程利用动能定理求摩擦力做的功;

②物体做圆周运动,根据圆周运动条件的分析和应用;

③利用圆周运动中能过最高点的条件求出速度,再由动能定理进行分析求解.

(1)因为摩擦始终对物体做负功,所以物体最终在圆心角为2θ的圆弧上往复运动.对整体过程由动能定理得:

mgR•cosθ-μmgcosθ•x=0

所以总路程为:x=[R/μ]

(2)最终物体以B(还有B关于OE的对称点)为最高点,在圆弧底部做往复运动,对B→E过程,由动能定理得:mgR(1-cosθ)=[1/2]mvE2…①

在E点,由牛顿第二定律得:FN-mg=m

VE2

R…②

由①②得:FN=(3-2cosθ)mg.

根据牛顿第三定律:对圆弧轨道的压力为:FN′=(3-2cosθ)mg.

(3)设物体刚好到D点,则由向心力公式得:

mg=m

VD2

R…③

对全过程由动能定理得:

mgLsinθ-μmgcosθ•L-mgR(1+cosθ)=[1/2]mVD2

由③④得最少距离为:L=[3+2cosθ/2sinθ−2μcosθ]•R

答:(1)在AB轨道上通过的总路程为[R/μ].

(2)对圆弧轨道的压力为(3-2cosθ)mg

(3)释放点距B点的距离L至少为[3+2cosθ/2sinθ−2μcosθ]•R

点评:

本题考点: 动能定理;向心力.

考点点评: 本题综合应用了动能定理求摩擦力做的功、圆周运动及圆周运动中能过最高点的条件,对动能定理、圆周运动部分的内容考查的较全,是圆周运动部分的一个好题

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